DE602004002430T2

DE602004002430T2 - Verfahren zur Übertragung von digitalen Fernsehsignalen über terrestrische digitale Monofrequenznetzwerke (DVB-T) und zur Signalbehandlung nach dem Empfang

Info

Publication number: DE602004002430T2
Application number: DE602004002430T
Authority: DE
Inventors: Alberto Morello; Michele Visentin; Bruno Sacco
Original assignee: Rai Radiotelevisione Italiana SpA
Current assignee: Rai Radiotelevisione Italiana SpA
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2004-03-22
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2024-03-23
Also published as: ATE340484T1; DE602004002430D1; ITTO20030346A1; EP1478184B1; EP1478184A1

Description

Diese Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zum Übertragen digitaler TV-Signale für monofrequente digitale terrestrische Netzwerke (DVB-T), insbesondere zum Übertragen digitaler Fernsehprogramme, sowie auch mit einem Prozess zur Handhabung der Signale nach dem Empfang in terrestrischen Übertragungseinrichtungen.
Bei dem digitalen Fernsehen, das auf einer MPEG-Codierung von Video- und Audio-Daten basiert, werden verschiedene Fernsehprogramme zu einem einzigen Transportstrom gemultiplext, der neben den Daten auch alle Informationen, die für ein Synchronisieren, Decodieren und Anzeigen des audiovisuellen Inhalts benötigt werden, sowie darüber hinaus eine geeignete variable Anzahl an Nullpaketen enthält, deren einziger Zweck darin besteht, den Strom zu glätten, ohne irgendwelche nutzbaren Informationen zu transportieren.
Wie bekannt ist, können durch ein Verwenden der obigen Technik, bei der eine Anzahl von Fernsehprogrammen zu einem einzelnen Transportstrom gemultiplext werden, analoge terrestrische Sender über Satellitenverbindungen gespeist werden. Die EP-A-1 337 112 (auf die der Leser für ein klareres Verständnis der Erfindung verwiesen wird) beschreibt, wie terrestrische Sender mit DVB-T-Programmen für eine erneute Übertragung über entsprechende Antennen auf unterschiedlichen Frequenzen (Mehrfrequenz-Netzwerk) gespeist werden können, ohne jeden der einzelnen Sender mit einem teuren Re-Multiplexer ("remux") für ein erneutes Ausrichten der PSI-SI-Tabellen des Transportstroms versehen zu müssen. Dies führt zu beträchtlichen Einsparungen beim Einrichten der Ausrüstung.
Durch das in der EP-A-1 337 112 offenbarte Verfahren kann für den Fall von Mehrfrequenz-Netzwerken ein von dem Satelliten rundgesendeter Binärstrom in einen Binärstrom konvertiert werden, der für eine terrestrische Übertragung bei jedem der Sender gültig ist, da die Verwendung unterschiedlicher Trägerfrequenzen in den verschiedenen Sendern es überflüssig macht, die Signalströme miteinander zu synchronisieren. Es wäre in vielen Fällen wünschenswert, aus Gründen der Vereinfachung des Betriebs und der Effizienz der Spektrumausnutzung, die gleiche Trägerfrequenz bei allen Sendern zu verwenden, aber es ist nicht möglich, monofrequente Sender auf identische Weise mit dem obigen Verfahren zu speisen, da dessen Betriebsmechanismus die Ausrichtung der verschiedenen Ströme untereinander nicht bewahrt.
Die US-2002/0064189 offenbart ein Verfahren zum Sicherstellen der Identifikation von Transportpaketen, die mit Mehrfachtransportströmen während eines Demultiplexens in Beziehung stehen. Dieses Verfahren jedoch bewahrt ebenfalls nicht die Synchronisation.
Es ist das Hauptziel der Erfindung, die obigen Verfahren zum Übertragen so zu verbessern, dass Sender, die die gleichen Programme rundsenden, auf einer einzigen Trägerfrequenz satellitengespeist werden können.
Das obige sowie andere Ziele und Vorteile, wie sie aus der folgenden Offenbarung deutlich werden, werden durch die Erfindung mittels eines Verfahrens für die Übertragung von digitalen TV-Signalen mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen erreicht.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 ist ein Teilblockdiagramm einer Satellitenverbindung, die eine zentrale Erzeugungsstation mit einer Anzahl von Empfangsstationen verbindet, unter denen sich eine monofrequente terrestrische Übertragungsstation befindet.
In 1 empfängt eine erste Gruppe von Codierern 10' Fernsehprogramme, die zum Speisen eines monofrequenten Netzwerks zur erneuten terrestrischen Übertragung gedacht sind, während eine zweite Gruppe von Codierern 10'' Fernsehprogramme empfängt, die für verschiedene Benutzer gedacht sind, üblicherweise nur Satelliten-Endbenutzer. Die Codierer der beiden Gruppen verarbeiten und komprimieren die jeweiligen Signale mittels einer konventionellen Prozedur.
Die elementaren Ausgangsströme von den Codierern 10'' werden einem digitalen DVB-S-Vormultiplexer 40 unterzogen, der an sich bekannt ist und der an einem Ausgang 42 einen Transportstrom erzeugt, der in konventioneller Weise geeignete PSI/SI-Tabellen sowie eine geeignete Anzahl an Nullpaketen enthält.
Die elementaren Ausgangsströme von den Codierern 10' werden andererseits einem digitalen DVB-T-Multiplexer 44 unterzogen, wobei der Strom mit geeigneten PSI/SI-Tabellen sowie mit den benötigten Nullpaketen versehen wird, wodurch ein Transportstrom 48 erzeugt wird.
Am Ende müssen beide Teiltransportströme 42 und 48 in einem Multiplexer 50 gemultiplext werden, wobei alle Zusatzinformationen Veränderungen unterliegen, da jedoch die PSI/SI-Tabellen regeneriert werden, werden die Eingangs-Nullpakete ignoriert und selbst in Abhängigkeit von den Anforderungen des Stroms regeneriert.
Wenn der Strom 48 mit niedriger Kapazität beim Empfang so zu rekonstruieren ist, dass er eine der ursprünglichen Nutzlast äquivalente Nutzlast enthält, sollte es andererseits klar sein (wie detaillierter in der oben erwähnten EP-A-1 337 112 offenbart ist), dass zumindest die folgenden Dienstinformationen zu erhalten sind:

– Die PAT-Tabelle („PAT = program assocation table"/Programmzuordnungstabelle): sie ist einzigartig, ihre PID ist 0×0000 und sie führt einen Bezeichner für jedes Programm auf, der in dem Netzwerk, zu dem der Strom gehört, eindeutig ist und sie enthält die PID der PMT-Tabelle;
– Die NIT-Tabelle („NIT = network information table"/Netzwerkinformationstabelle): sie ist einzigartig, ihre PID ist 0×0010; sie enthält Feineinstellungs- und Modulationsparameter für den Binärstrom (Frequenz, Symbolrate, Codierrate, etc.), die von der Art des Netzwerks (Satellit, Kabel oder terrestrisch) abhängen;
– Die SDT-Tabelle („SDT = service description table"/Dienstbeschreibungstabelle): sie ist einzigartig und ihre PID ist 0×0011; sie enthält für jedes Programm des Binärstroms dessen Bezeichner und andere Informationen, wie etwa den Programmnamen (z.B. RAI1, RAI2, ...) und deren Produzenten (z.B. RAI);
– Die EIT-Tabelle („EIT = event information Table"/Ereignisinformationstabelle): sie ist einzigartig, ihre PID ist 0×0012; sie enthält Textinformationen, die das Programmschema betreffen (Titel, eine Tabelle über die Anfangszeiten und die Dauer, eine Beschreibung der augenblicklichen und der kommenden Rundsendungen).

Das in der EP-A-1-337 112 beschriebene Verfahren sieht vor, dass zum Bewahren bzw. Speichern der obigen Informationseinheiten der Strom in einer Vorrichtung 52 verarbeitet wird, die als MFN-Adapter („MFN = multi frequency network"/Mehrfrequenznetzwerk) bezeichnet wird, und welche die Aufgabe hat, die ursprünglichen PIDs der PAT-, SDT-, NIT- und EIT-Tabellen in entsprechende Verberge-PIDs zu ändern, für die ein Wert gewählt wird, der nicht in dem DVB-Standard reserviert ist. Durch diese Vorrichtung werden alle Pakete, die auf diese Weise neu bezeichnet worden sind, nicht als Tabellen durch den Re-Multiplexer 50 erkannt und demzufolge als generische Daten wieder eingeführt, ohne dass irgendeine Veränderung in dem Endtransportstrom erfolgt, der auf einen Träger moduliert und über die Satellitenverbindung übertragen wird. Die EP-A-1 337 112 sieht vor, dass diese Schritte mittels eines Computers durchgeführt werden, der mit einem so genannten "Filterprogramm" programmiert ist, wie es in der Datenverarbeitung gut bekannt ist. Der Re-Multiplexer 50, der an seinem Eingang sowohl die DVB-T- als auch die DVB-S-Ströme empfängt, sorgt für ein Erzeugen von PSI/SI-Tabellen, die mit dem Gesamtprogrammstrom (PAT, SDT, NTT und EIT) konsistent sind, für eine DVB-S-Übertragung gültig sind und er sorgt für ein Korrigieren der in den gültigen PCRs der entsprechenden Strömen enthaltenen Informationen, einschließlich des terrestrischen Stroms.
In der Empfangsstation hat eine komplementäre Vorrichtung 56, die als Mod-Adapter (Modulater Adapter) bezeichnet wird, die Aufgabe, einen Transportstrom zu erzeugen, der eine der ursprünglichen terrestrischen Nutzlast äquivalente Nutzlast aufweist, und zwar durch ein Wiederherstellen der Informationen, die durch den MFN-Adapter 52 maskiert worden sind. Um dies durchzuführen, muss der Mod-Adapter 56: die zu eliminierenden Dienste auf der Basis des Werts des Prioritäts-Bits in jedem Paket oder auf der Basis einer vorhergehend entworfenen Liste identifizieren; die zu den zu verwerfenden Diensten gehörigen Pakete, die satellitenbezogenen PSI/SI-Tabellen und die satellitenbezogenen PCRs (logisch, nicht physikalisch) eliminieren, indem sie als "Nullpakete" (PID = 8191: in der Praxis werden ihre entsprechenden PIDs in 8191 geändert) markiert werden; und die ursprünglichen Werte der PIDs in den Paketen, die die PSI/SI-Tabellen für die terrestrischen Dienste (PAT, SDT, NIT und EIT) befördern, wieder herstellen, die vorhergehend durch den MFN-Adapter verborgen worden sind.
Wie in der EP-A-1 337 112 offenbart, erzeugt die obige Prozedur einen Ausgangsstrom 58 mit einer Bruttobitrate, die dem Satellitenstrom gleich ist, aber einer Nutzlast, die dem ursprünglichen terrestrischen Strom 48 gleich ist. Während es die Prozedur zwar erlaubt, den Strom für eine Übertragung über terrestrische Antennen wieder zu rekonstruieren, versucht sie nicht, die Synchronisation unter den verschie denen Strömen aufrechtzuerhalten, da die Übertragung auf unterschiedlichen Frequenzen keine Synchronisation benötigt.
Die vorliegende Erfindung sieht vor, dass stromaufwärts des Multiplexers 50 nicht nur die oben aufgelisteten Tabellen erhalten werden, wie in der EP-A-1 337 112 gelehrt, sondern dass auch der Wert des PCR-Felds jedes Datenpakets in einem geschützten Bereich des Transportstroms gespeichert wird und darüber hinaus die Nullpakete in dem Abschnitt des Transportstroms, der für terrestrische Sender gedacht ist, das heißt, in dem Strom 48, durch ein Ersetzen ihrer PIDs mit einem weiteren Verberge-PID-Wert maskiert werden, der in beliebiger Weise vorbestimmt ist.
Wie bekannt ist, ist PCR ein 48-Bit-Feld (mit einer Periode, die gemäß dem DVB-Standard 40 ms nicht überschreitet), das in den Strom von Video- und Audio-Paketen oder in einen Strom mit einer vorbestimmten PID eingefügt wird und das die Synchronisationsinformationen befördert, die der Empfänger zum Codieren des Programms benötigt. Wie es in der oben erwähnten EP-A-1 337 112 erscheint, ist die Bewahrung dieses Werts immer dann nicht notwendig, wenn die Programme von terrestrischen Stationen mit verschiedenen Trägern erneut gesendet werden, da in diesem Fall das PCR unabhängig in jeder Station ohne Konsistenz mit den anderen Stationen neu definiert werden kann. Andererseits sollte, wenn die Programme von terrestrischen Stationen mit der gleichen Trägertrequenz erneut gesendet werden – wie das aus der folgenden Offenbarung besser hervorgeht – auch das PCR-Feld in jeder Station identisch sein, da andernfalls die Gleichheit unter den Signalen verloren ginge. Es sollte auch klar sein, dass aus den gleichen Gründen die Nullpakete erhalten werden müssen.
Beim Empfang müssen alle in der EP-A-1 337 112 offenbarten Schritte durchgeführt werden. Nachfolgend müssen, um die richtige Rekonstruktion der Bitrate zu erreichen, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung notwendig ist, alle Nullpakete ebenfalls aus dem empfangenen Strom entfernt werden, während einerseits die ursprünglichen Nullpakete des terrestrischen Stroms sowie die Stromtabellen wiederhergestellt werden und andererseits das PCR-Feld, das bei der Übertragung gespeichert wurde, jedes Mal wiedererlangt und wieder hergestellt werden muss.
Wie es einem Fachmann sofort klar sein wird, stellt die verbesserte Prozedur gemäß der Erfindung durch ein erneutes Aufbauen des Stroms mit allen ursprünglichen Paketen und durch ein Wiederherstellen des Synchronisations-PCR-Felds sicher, dass die Ströme von allen terrestrischen Stationen gleich sind.
Man sollte bedenken, dass der DVB-Standard zwar unterschiedliche Modi des Transportierens des PCR-Felds zur Verfügung stellt. Gemäß dem "PCR-unabhängigen" Modus wird dieses Feld in den Strom aus Video- und Audio-Paketen jedes Programms eingefügt; gemäß dem "PCR-gemeinsamen" Modus ist das PCR für alle in dem Strom transportierten Programme gleich und wird dann in Pakete mit einem dedizierten PID eingefügt. In Abhängigkeit von den obigen zwei unterschiedlichen Transport-Modi bezüglich des PCR-Felds sieht die Erfindung verschiedene Wege zum Speichern des PCR-Felds vor.
Gemäß einer ersten Ausführungsform, die nur in dem "PCR-gemeinsamen" Modus verwendet werden kann, wird das PCR durch ein Kopieren in das OPCR-Feld des gleichen Pakets gespeichert. Der Standard ISO IEC 13818-1, Abschn. 2.4.3.5, der das OPCR-Feld definiert, sieht vor, dass dieses Feld in dem Multiplexer aufrechterhalten wird, das heißt, es wird als gewöhnliche Übertragungsdaten behandelt. Dementsprechend kann das OPCR-Feld bei Empfang wiedererlangt werden und zurück in das PCR-Feld kopiert werden, wodurch die ursprünglichen Bedingungen wiederhergestellt werden.
Gemäß einem zweiten Verfahren zum Speicherns des PCR-Felds, das in jedem der obigen PCR-Transport-Modi gültig ist (sowohl "gemeinsam" als auch "unabhängig"), wird das PCR-Feld durch ein Kopieren des gesamten, das PCR-Feld enthaltenden Pakets in ein Nullpaket und durch ein Zuweisen einer vorbestimmte beliebigen PID zu dem so geänderten Paket zugespeichert, die aus Werten gewählt wird, die nicht für einen Satellitenempfang reserviert sind. Infolgedessen behandelt die Paketverarbeitung während des Multiplexens und Demultiplexens Pakete mit der obigen beliebigen PID als ein gewöhnliches Datenpaket. Beim Empfang wird das Paket mit der beliebigen PID erkannt und das PCR-Feld wird wiedererlangt und an seiner ursprünglichen Position wiederhergestellt.
Gemäß einer dritten Ausführungsform, die lediglich bei dem "gemeinsamen" Modus gültig ist, werden die PCRs enthaltenden Pakete bei einer Rate ausgesandt, die zumindest das Doppelte der von dem DVB-Standard vorgeschriebenen Rate beträgt, und die PID in jedem zweiten Paket wird wiederum durch ein Ersetzen derselben durch eine vorbestimmte beliebige PID modifiziert. Darüber hinaus wird für einen ordentlichen Betrieb des Remux 50 das Fortschrittszähler genannte Feld in jedem Paket der beiden so erhaltenen Ströme angepasst. Wie dem Fachmann bekannt ist, sollte der 4-Bit-Wert beim Aussenden jedes frischen Pakets in diesem Strom um eine Einheit erhöht werden.
Gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die ebenfalls nur in dem "gemeinsamen" Übertragungsmodus verwendet werden kann, wird der Wert des PCR-Felds in einem Nullpaket gespeichert, das sich zwischen zwei PCR-Paketen befindet, so dass ein neues PCR-Paket erzeugt wird, das einen interpolierten Wert und einen gültigen Fortschrittszähler besitzt. Darüber hinaus wird die PID des ursprünglichen PCR-Pakets modifiziert. Beim Empfang wird jedes Paket, das ein PCR-Paket aufweist, erneut als ein Nullpaket gekennzeichnet, während die PID des entsprechenden verborgenen Pakets zu dem ursprünglichen Wert wiederhergestellt wird.

Claims

Verfahren zum Übertragen digitaler Fernsehsignale, wobei eine Mehrzahl von elementaren Binärströmen, die in einer zentralen Erzeugungsstation erzeugt werden und entsprechenden Fernsehprogrammen zugeordnet sind, über ein Multiplexing einem einzelnen ersten Transportstrom zugeführt werden, der auch Pakete einschließlich PSI/SI-Tabellen, PCR-Pakete und Nullpakete einschließt, und wobei der erste Transportstrom dann moduliert und an eine Mehrzahl von terrestrischen Stationen übertragen wird, und wobei vor der Modulation der erste Transportstrom den Schritten eines Maskierens der Pakete, die PSI/SI-Tabellen des Typs PAT, SDT, NIT und EIT befördern, durch eine Ersetzung deren PIDs mit vorbestimmten maskierenden PIDs, die aus Werten ausgewählt werden, die nicht für einen Satellitenempfang reserviert sind, und eines erneuten Multiplexens des sich ergebenden Transportstroms unterzogen wird, um einen zweiten Transportstrom für eine Übertragung zu erzeugen, wobei der zweite Transportstrom eine höhere Kapazität als der erste Transportstrom aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportstrom vor der Modulation auch den folgenden Arbeitsschritten unterzogen wird: – Maskieren der Nullpakete in dem Abschnitt des Stroms, der für terrestrische Sender bestimmt ist, durch Ersetzen ihrer PIDs mit einem weiteren, vorbestimmten maskierenden PID-Wert; – Speichern des Wertes des PCR-Feldes in jedem Datenpaket in einem Bereich des Transportstroms, der bei dem Schritt des erneuten Multiplexens erhalten bleibt.
Verfahren zum Übertragen digitaler Fernsehsignale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des PCR-Feldes in dem OPCR-Feld des gleichen Paketes gespeichert wird.
Verfahren zum Übertragen digitaler Fernsehsignale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Speichern des Wertes des PCR-Feldes das gesamte das PCR-Feld enthaltende Paket in ein Nullpaket kopiert wird und ein vorbestimmter, beliebiger maskierender PID, der aus nicht reservierten Werten für den Satellitenempfang ausgewählt ist, dem letzteren zugewiesenen wird.
Verfahren zum Übertragen digitaler Fernsehsignale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Speichern des Wertes des PCR-Feldes die Frequenz der Aussendung der Pakete, die ein PCR-Feld besitzen, verdoppelt und der PID jedes zweiten Paketes dadurch modifiziert wird, dass ihm ein vorbestimmter Verdeckungswert zugewiesen wird.
Verfahren zum Übertragen digitaler Fernsehsignale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Speichern des Wertes des PCR-Feldes ein Nullpaket zwischen jedem Paar aufeinanderfolgender PCR-Pakete durch ein PCR-Paket, das einen zwischen den Werten des Paares interpolierten Wert aufweist, ersetzt, ein vorbestimmter Verdeckungs-PID-Wert den ursprünglichen PCR-Paketen zugewiesenen und der ursprüngliche PID der PCR-Pakete den interpolierten Paketen zugewiesenen wird.
Verfahren zum Übertragen digitaler Fernsehsignale nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Empfang die während des erneuten Multiplexens maskierten Tabellen wiederhergestellt werden, alle Nullpakete entfernt werden, die Nullpakete bezüglich des terrestrischen Transportstroms wiederhergestellt werden und der terrestrische PCR-Strom wiederhergestellt wird.